操作系统第五次实验报告——内存管理
2020-05-17 16:06:48来源:博客园 阅读 ()
操作系统第五次实验报告——内存管理
c语言实现最佳分配进程内存空间算法0 个人信息
- 张樱姿
- 201821121038
- 计算1812
1 实验目的
- 通过编程进一步了解内存管理。
2 实验内容
- 在服务器上用Vim编写一个程序:仿真实现某个内存管理算法,测试给出结果,并对解释运行结果。
3 实验报告
3.1 记录内存空间使用情况
使用链表记录内存空间使用情况。
1 //每个进程分配到的内存块 2 typedef struct allocated_block{ 3 int pid; //进程号 4 int size; //进程分配到的内存块大小 5 int start_addr; //内存块起始地址 6 char process_name[NAME_LEN]; //进程名 7 struct allocated_block *next; //指向下一个内存块的指针 8 }AB; 9 10 //进程分配内存块链表的首指针 11 AB *allocated_block_head = NULL;
3.2 记录空闲分区
同样也使用链表来记录空闲分区。
1 //每个空闲块 2 typedef struct free_block_type{ 3 int size; //空闲块大小 4 int start_addr; //空闲块起始地址 5 struct free_block_type *next; //指向下一个空闲块 6 }FBT; 7 8 //指向内存中空闲块链表的首指针 9 FBT *free_block;
3.3 内存分配算法
最佳分配算法(Best Fit Allocation)的原理是空闲分区列表按照大小排序,在分配时,查找一个合适的分区(分配n字节分区时,查找并使用不小于n的最小空间分区);在释放时,查找并且合并临近的空闲分区(如果找到的话)。
1 //执行分配内存 2 void do_allocate_mem(AB *ab){ 3 int request = ab->size; 4 FBT *tmp = free_block; 5 while(tmp != NULL){ 6 if(tmp->size >= request){ 7 //分配 8 ab->start_addr = tmp->start_addr; 9 int shengyu = tmp->size - request; 10 tmp->size = shengyu; 11 tmp->start_addr = tmp->start_addr + request; 12 13 return ; 14 } 15 tmp = tmp->next; 16 } 17 } 18 19 //分配内存模块 20 int allocate_mem(AB *ab){ 21 FBT *fbt,*pre; 22 int request_size=ab->size; 23 fbt = pre = free_block; 24 //尝试寻找可分配空闲 25 int f = find_free_mem(request_size); 26 if(f == -1){ 27 //不够分配 28 printf("空闲内存不足,内存分配失败!\n"); 29 return -1; 30 }else{ 31 if(f == 0){ 32 //需要内存紧缩才能分配 33 memory_compact(); 34 } 35 //执行分配 36 do_allocate_mem(ab); 37 } 38 //重新排布空闲分区 39 rearrange(ma_algorithm); 40 return 1; 41 } 42 43 //最佳适应算法,空闲分区按大小从小到大排序 44 void rearrange_BF(){ 45 if(free_block == NULL || free_block->next == NULL) 46 return; 47 FBT *t1,*t2,*head; 48 head = free_block; 49 //遍历整个空闲块列表,比较找到最小的一块空闲块 50 for(t1 = head->next;t1;t1 = t1->next){ 51 for(t2 = head;t2 != t1;t2=t2->next){ 52 if(t2->size > t2->next->size){ 53 int tmp = t2->start_addr; 54 t2->start_addr = t2->next->start_addr; 55 t2->next->start_addr = tmp; 56 57 tmp = t2->size; 58 t2->size = t2->next->size; 59 t2->next->size = tmp; 60 } 61 } 62 } 63 }
3.4 内存释放算法
1 //释放链表节点 2 int dispose(AB *free_ab){ 3 AB *pre,*ab; 4 if(free_ab == allocated_block_head){ 5 //如果要释放第一个节点 6 allocated_block_head = allocated_block_head->next; 7 free(free_ab); 8 return 1; 9 } 10 pre = allocated_block_head; 11 ab = allocated_block_head->next; 12 while(ab!=free_ab){ 13 pre = ab; 14 ab = ab->next; 15 } 16 pre->next = ab->next; 17 free(ab); 18 return 2; 19 } 20 21 //更新分区表 22 int free_mem(AB *ab){ 23 //将ab所表示的已分配区归还,并进行可能的合并 24 int algorithm = ma_algorithm; 25 FBT *fbt,*pre,*work; 26 fbt = (FBT*)malloc(sizeof(FBT)); 27 if(!fbt) return -1; 28 fbt->size = ab->size; 29 fbt->start_addr = ab->start_addr; 30 31 //插至末尾 32 work = free_block; 33 if(work == NULL){ 34 free_block = fbt; 35 fbt->next == NULL; 36 }else{ 37 while(work ->next != NULL){ 38 work = work->next; 39 } 40 fbt->next = work->next; 41 work->next = fbt; 42 } 43 //按地址重新排布 44 rearrange_BF(); 45 46 //合并可能分区;即若两空闲分区相连则合并 47 pre = free_block; 48 while(pre->next){ 49 work = pre->next; 50 if(pre->start_addr + pre->size == work->start_addr ){ 51 pre->size = pre->size + work->size; 52 pre->next = work->next; 53 free(work); 54 continue; 55 }else{ 56 pre = pre->next; 57 } 58 } 59 //按照当前算法排序 60 rearrange(ma_algorithm); 61 return 1; 62 } 63 64 //释放已分配的内存空间,删除描述该进程分配到的内存块的节点 65 int kill_process(int pid){ 66 AB *ab; 67 ab = find_process(pid); 68 if(ab!=NULL){ 69 //释放ab所表示的分配表 70 free_mem(ab); 71 //释放ab数据结构节点 72 dispose(ab); 73 return 0; 74 }else{ 75 return -1; 76 } 77 }
3.5 运行结果
3.5.1 产生测试数据
随机为3个进程分配、释放内存10次以上,即随机产生10组以上数据。
1 int main(int argc, char const *argv[]){ 2 /* 3 sel1=0表示为某进程分配内存空间 4 sel1=1表示为释放某进程占用的内存空间 5 */ 6 int sel1,sel2; 7 int total=0; //记录分配内存的次数 8 free_block = init_free_block(mem_size); //初始化空闲区 9 10 Prc prc[PROCESS_NUM];//存放要加载的进程 11 init_program(prc,PROCESS_NUM);//对这几个程进程进行初始化 12 srand( (unsigned)time( NULL ) ); 13 14 for(int i=0;i<DATA_NUM;++i) 15 { 16 sel1=rand()%2; 17 int count=0; 18 //统计三个进程中有多少个进程已经分配内存 19 for(int j=0;j<PROCESS_NUM;++j){ 20 if(prc[j].pid!=-1) 21 count++; 22 } 23 //如果全部分配进程或者进程分配到达5次,那么就不能继续分配内存改为释放内存 24 if((count==PROCESS_NUM && sel1==0)||total==5) 25 sel1=1; 26 //如果全部未分配进程,那么就不能继续释放内存 27 if(count==0 && sel1==1) 28 sel1=0; 29 if(sel1==0)//为进程分配内存 30 { 31 //随机找到一个未分配内存的进程 32 do{ 33 sel2=rand()%PROCESS_NUM; 34 }while(prc[sel2].pid!=-1); 35 alloc_process(prc[sel2]);//分配内存空间 36 prc[sel2].pid=pid;//改变标记 37 total++; 38 display_mem_usage();//显示 39 } 40 else//释放进程占用的内存空间 41 { 42 //随机找到一个可释放进程 43 do{ 44 sel2=rand()%PROCESS_NUM; 45 }while(prc[sel2].pid==-1); 46 kill_process(prc[sel2].pid);//释放内存空间 47 prc[sel2].pid=-1;//改变标记 48 display_mem_usage();//显示 49 } 50 } 51 }
3.5.2 解释结果
初始的空闲块大小1024KB,
①第一次分配结果:
为PID为1的进程分配大小为24KB的内存空间,起始地址为0,分配完成后的空闲空间为1000KB,起始地址为24。
②第二次分配结果:
为PID为2的进程分配大小为74KB的内存空间,起始地址为24,分配完成后的空闲空间为926KB,起始地址为98。
③第三次分配结果:
为PID为3的进程分配大小为36KB的内存空间,起始地址为98,分配完成后的空闲空间为890KB,起始地址为134。
④第四次分配结果:
将PID为3的进程释放,空闲空间变为926KB,起始地址为98。
⑤第五次分配结果:
将PID为1的进程释放,空闲空间变为两块,一块大小926KB,起始地址为98。另一块大小24KB,起始地址为0。
4 References
- https://github.com/City-Zero/LinuxTest/tree/96c823cf1ed5aaaa401d3a3c9e3e4f7948def52b/OSex/mem_manager
原文链接:https://www.cnblogs.com/MilkoSilver/p/12904806.html
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